延遲交配對(duì)橘小實(shí)蠅繁殖適度的影響

易小龍，董子舒，鄭光楠，王小云，鄭霞林，陸 溫

(廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530004)

橘小實(shí)蠅Bactroceradorsalis(Hendel)隸屬于雙翅目實(shí)蠅科，能為害250多種水果及蔬菜(Clarkeetal., 2005)，還可在不同寄主間轉(zhuǎn)移為害(段云博, 2018; 巫輔民, 2019; 李媛, 2020)。目前，橘小實(shí)蠅已廣泛分布于廣西、廣東、福建、海南、湖南、貴州、云南、四川、重慶等多個(gè)省市和自治區(qū)，給我國(guó)水果產(chǎn)業(yè)造成了極大損失，嚴(yán)重制約了我國(guó)水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展(朱雁飛等, 2020)。根據(jù)橘小實(shí)蠅的發(fā)生特點(diǎn)，當(dāng)前防治主要集中在成蟲(chóng)期，如雄性不育技術(shù)(梁廣勤等, 2008; Sohailetal., 2019)、蛋白餌劑食誘(全金成等, 2017; 孫太華等, 2020)和性誘(薛超等, 2015; 趙菊鵬等, 2017)等。

延遲交配是指動(dòng)物的交配行為在自然界中受到各種因素的影響，不能在正常時(shí)間進(jìn)行交配而延遲(Chiltonetal., 1993)。延遲交配對(duì)昆蟲(chóng)的繁殖適度有顯著影響(如交配成功率、產(chǎn)卵量、孵化率和壽命等)，且其影響因昆蟲(chóng)種類(lèi)不同而異。例如，延遲交配會(huì)降低斜紋夜蛾Spodopteralitura產(chǎn)卵量和孵化率，且顯著延長(zhǎng)其壽命(Wuetal., 2018)；延遲交配會(huì)降低朱紅毛斑蛾P(guān)haudaflammans的交配率、產(chǎn)卵量和孵化率，但對(duì)其壽命無(wú)顯著性影響(Zhengetal., 2020)?；谘舆t交配能降低昆蟲(chóng)繁殖適度這一現(xiàn)象，利用性信息素在野外干擾昆蟲(chóng)交配已在梨小食心蟲(chóng)Grapholithamolesta(鄭鵬華等, 2020; 鄭燕等, 2020)、蘋(píng)小卷葉蛾Adoxophyesoranabeijingensis(涂洪濤等, 2018)和蘋(píng)果蠹蛾Cydiapomonella(張煜等, 2017; 崔笑雄等, 2020)等害蟲(chóng)的防治上得到應(yīng)用，并取得了顯著防效。

性信息素“迷向法”是指利用合成性信息素?cái)_亂和阻斷雌、雄蟲(chóng)之間的化學(xué)通訊(孟憲佐和魏康年, 1981)。干擾昆蟲(chóng)交配以延遲成蟲(chóng)交配日齡降低其繁殖適度，是間接控制害蟲(chóng)種群的一種方法。目前，延遲交配行為對(duì)蛾類(lèi)害蟲(chóng)種群增長(zhǎng)的負(fù)作用也已成為評(píng)價(jià)交配干擾技術(shù)有效性的指標(biāo)之一，而其對(duì)實(shí)蠅類(lèi)害蟲(chóng)的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。橘小實(shí)蠅成蟲(chóng)的壽命相對(duì)一般蛾類(lèi)較長(zhǎng)，性成熟時(shí)間普遍在7～12日齡之間(林進(jìn)添, 2004)，延遲交配對(duì)橘小實(shí)蠅繁殖適度的影響，目前尚無(wú)報(bào)道。鑒于此，本文利用響應(yīng)面分析法，研究了延遲交配對(duì)橘小實(shí)蠅繁殖適度的影響，以期為基于性信息素迷向法在橘小實(shí)蠅防控上的應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試蟲(chóng)源

橘小實(shí)蠅初始蟲(chóng)源采集于廣西玉林市玉州區(qū)(22.63N, 110.15E)番石榴果園，撿拾內(nèi)具幼蟲(chóng)的番石榴蟲(chóng)果帶回廣西大學(xué)昆蟲(chóng)所養(yǎng)蟲(chóng)室飼養(yǎng)。室內(nèi)飼養(yǎng)溫度26℃±2℃，相對(duì)濕度70%±10%，光周期14 L ∶10 D，待成蟲(chóng)羽化后將其轉(zhuǎn)移至用金屬支架和尼龍網(wǎng)制作而成的養(yǎng)蟲(chóng)籠(長(zhǎng)×寬×高=100 cm×100 cm×100 cm)中飼養(yǎng)。幼蟲(chóng)用香蕉Musanana飼養(yǎng)，成蟲(chóng)喂以人工飼料(酵母膏 ∶白糖=1 ∶4)，并以潤(rùn)濕的脫脂棉供水，每隔2 d更換一次養(yǎng)蟲(chóng)籠中的飼料與水。本研究所用橘小實(shí)蠅皆為該種群的后代。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

設(shè)定羽化當(dāng)天的橘小實(shí)蠅日齡為0日齡，羽化第2天的成蟲(chóng)日齡為1，依此類(lèi)推。實(shí)驗(yàn)所用成蟲(chóng)均在3日齡之前將雌、雄分開(kāi)，單性飼養(yǎng)，以確保其在實(shí)驗(yàn)之前未發(fā)生交配。實(shí)驗(yàn)在廣西大學(xué)昆蟲(chóng)所養(yǎng)蟲(chóng)室進(jìn)行，養(yǎng)蟲(chóng)室內(nèi)溫度為26℃±2℃，相對(duì)濕度為70%±10%，光周期14 L ∶10 D。

依據(jù)Expert Design 8.0中心復(fù)合設(shè)計(jì)法(Jimenez-Perez and Wang, 2003)設(shè)計(jì)了9個(gè)橘小實(shí)蠅不同成蟲(chóng)日齡配對(duì)組合，研究其對(duì)橘小實(shí)蠅繁殖適度的影響。具體方法是下午18時(shí)，室內(nèi)燈光模擬成黃昏時(shí)的光照強(qiáng)度，將未交配過(guò)的雌、雄成蟲(chóng)各30頭混合在同一養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)，3次重復(fù)。然后，每20 min觀察1次橘小實(shí)蠅的交配情況，如發(fā)現(xiàn)交配行為，待其交配穩(wěn)定后，用50 mL離心管收集，并將其轉(zhuǎn)移至產(chǎn)卵觀測(cè)裝置內(nèi)(2 000 mL的塑料盒，內(nèi)具飼料、水及用50 mL離心管制作而成的集卵器)，觀察時(shí)間直至當(dāng)天20 ∶30，無(wú)新的交配現(xiàn)象出現(xiàn)后，關(guān)閉室內(nèi)燈光。統(tǒng)計(jì)交配率。待橘小實(shí)蠅交配結(jié)束后，取出裝置中的雄成蟲(chóng)，將20頭交配后的雌蟲(chóng)單獨(dú)飼養(yǎng)在產(chǎn)卵觀測(cè)裝置內(nèi)，隔天更換水和飼料，每天更換產(chǎn)卵觀測(cè)裝置中的集卵器，在SM2800N尼康體視顯微鏡(尼康公司，東京，日本)下統(tǒng)計(jì)卵粒數(shù)量。隨后將卵置于培養(yǎng)皿(直徑9 cm)內(nèi)待其孵化，3 d后記錄各皿卵粒孵化數(shù)量，最后統(tǒng)計(jì)產(chǎn)卵量、孵化率和雌蟲(chóng)壽命。

圖1 一種橘小實(shí)蠅成蟲(chóng)產(chǎn)卵量觀測(cè)裝置Fig.1 An observation device for fecundity of adult Bactrocera dorsarlis注：1，飼養(yǎng)盒；2，取蟲(chóng)口；3，食物盤(pán)；4，喂水槽；5，喂食槽；6，透氣孔；7，集卵器；8，加厚墊；9，放蟲(chóng)口；10，封閉件；11，產(chǎn)卵孔。Note: 1, Feeding box; 2, Gaps of take insect out; 3, Feeding plate; 4, A tank for feeding water; 5, A tank for feeding food; 6, Air vent; 7, A device for collecting eggs; 8, Thickening mat; 9, Gaps of put insects in; 10, A sheet used to seal; 11, Ovipositional apertures.

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

使用SPSS 22.0(IBM, 美國(guó))進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。不同日齡雌、雄成蟲(chóng)的交配率采用單因素方差分析，并應(yīng)用Tukey法進(jìn)行多重比較(P<0.05)。由于雌蟲(chóng)的產(chǎn)卵量、卵的孵化率和雌蟲(chóng)的壽命等數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布，故采用非參數(shù)檢驗(yàn)Kruskal-Wallis法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析軟件為Design Expert 8.0(Stat-Ease, 美國(guó))，采用Origin 8.0(Origin Lab, 美國(guó))作圖。

表1 橘小實(shí)蠅不同雌、雄成蟲(chóng)交配日齡組配(Expert Design 8.0設(shè)計(jì))Table 1 Different mating age groups of male and female of Bactrocera dorsalis (Design by Expert Design 8.0)

2 結(jié)果與分析

2.1 延遲交配對(duì)橘小實(shí)蠅交配率的影響

交配日齡顯著影響橘小實(shí)蠅的交配率(P<0.05)。35日齡雄蟲(chóng)與35日齡雌蟲(chóng)組合交配率最高，為81.00%±2.00%；35日齡雄蟲(chóng)與14日齡雌蟲(chóng)配對(duì)時(shí)，其交配率最低，為32.33%±2.33%，其余組合的交配率介于兩者之間。其中，雄蟲(chóng)僅在14日齡未完全性成熟時(shí)，與35日齡雌蟲(chóng)配對(duì)的交配率顯著低于35日齡雄蟲(chóng)與35日齡雌蟲(chóng)配對(duì)的交配率，其余日齡組合間無(wú)顯著差異。相較而言，雌蟲(chóng)交配日齡的延遲對(duì)其交配率的影響更為顯著，除了在未完全性成熟時(shí)會(huì)顯著降低交配率外，其交配日齡的延遲也會(huì)對(duì)交配率造成顯著的負(fù)面影響(表2)。

2.2 延遲交配對(duì)橘小實(shí)蠅產(chǎn)卵量和卵孵化率的影響

橘小實(shí)蠅雌蟲(chóng)的交配日齡對(duì)其產(chǎn)卵量存在顯著影響，隨雌蟲(chóng)交配日齡的增加，其產(chǎn)卵量降低；雌蟲(chóng)的交配日齡對(duì)卵的孵化率無(wú)顯著影響。雄蟲(chóng)的交配日齡對(duì)卵孵化率有顯著影響；隨雄蟲(chóng)日齡的增加，卵孵化率下降。利用Design Expert軟件中的中心復(fù)合設(shè)計(jì)，對(duì)不同年齡組合實(shí)驗(yàn)所得到的產(chǎn)卵量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，橘小實(shí)蠅雄蟲(chóng)交配日齡對(duì)產(chǎn)卵量有顯著影響(P=0.023)；雌蟲(chóng)交配日齡對(duì)產(chǎn)卵量的影響則極顯著(P<0.001)，且雌、雄蟲(chóng)交配日齡對(duì)雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量不存在明顯的交互作用。進(jìn)一步求得產(chǎn)卵量(y)與雄蟲(chóng)日齡(x1)和雌蟲(chóng)日齡(x2)的回歸方程為y=514.36+3.08x1-11.05x2，R2值為0.7930。綜上所述，橘小實(shí)蠅雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量的變化主要取決于雌蟲(chóng)交配日齡的變化，其產(chǎn)卵量隨雌蟲(chóng)交配日齡的延遲而減少(表2，圖2)。

表2 延遲交配對(duì)橘小實(shí)蠅繁殖適度的影響(n=20)Table 2 Effect of delayed mating on reproductive fitness in Bactrocera dorsalis

圖2 交配日齡對(duì)橘小實(shí)蠅產(chǎn)卵量的影響Fig.2 Effect of female and male age on fecundity in Bactrocera dorsalis

2.3 延遲交配對(duì)橘小實(shí)蠅雌成蟲(chóng)壽命的影響

橘小實(shí)蠅雌、雄蟲(chóng)交配日齡的增加會(huì)顯著延長(zhǎng)雌蟲(chóng)的壽命。將不同年齡組合實(shí)驗(yàn)所得到的雌成蟲(chóng)壽命數(shù)據(jù)，代入中心復(fù)合設(shè)計(jì)，進(jìn)一步分析了雌蟲(chóng)壽命與雌、雄蟲(chóng)交配日齡的關(guān)系。結(jié)果表明，橘小實(shí)蠅雌、雄成蟲(chóng)交配日齡對(duì)雌蟲(chóng)的壽命均有極顯著的影響(雄蟲(chóng)，P<0.001；雌蟲(chóng)，P<0.001)，雌成蟲(chóng)壽命隨雌蟲(chóng)或雄蟲(chóng)交配日齡的延遲而增加，雌、雄成蟲(chóng)交配日齡對(duì)壽命不存在顯著的交互作用。進(jìn)一步求得雌成蟲(chóng)壽命(y)與雄蟲(chóng)日齡(x1)和雌蟲(chóng)日齡(x2)的回歸方程為y=35.85+0.23x1+0.40x2，R2值為0.9069?？傊S雌、雄成蟲(chóng)交配日齡的增加，雌蟲(chóng)的壽命隨之延長(zhǎng)，其中，雌蟲(chóng)交配日齡的延遲，對(duì)其壽命的影響更明顯(表2，圖3)。

圖3 交配日齡對(duì)橘小實(shí)蠅雌成蟲(chóng)壽命的影響Fig.3 Effect of female and male age on adult longevity of female in Bactrocera dorsalis

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，隨雌蟲(chóng)交配日齡的增加，橘小實(shí)蠅交配率先增后減，其中，35日齡雌蟲(chóng)與35日齡雄蟲(chóng)組合的交配率最高，35日齡左右可能是橘小實(shí)蠅雌蟲(chóng)的中齡，也是最佳交配日齡。這可能是因?yàn)樾巯x(chóng)更偏愛(ài)與中齡雌蟲(chóng)交配(Bonduriansky, 2001)或者中齡雌蟲(chóng)更易接受雄蟲(chóng)的求偶所致。例如，馬尾松毛蟲(chóng)Dendrolimuspunctatus中齡雌蟲(chóng)發(fā)生交配所需的時(shí)間最短，交配持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)(Liuetal., 2014)。56日齡雌蟲(chóng)與35日齡雄蟲(chóng)的交配率則顯著下降，這可能是因?yàn)殡S雌蟲(chóng)年齡的增加，其減少了相關(guān)的求偶行為(Torresetal., 2002)或是部分雌蟲(chóng)失去交配能力(馮波等, 2019)所致。

橘小實(shí)蠅的產(chǎn)卵量受到雌、雄交配日齡的影響。其中，隨雌蟲(chóng)交配日齡的延遲，其產(chǎn)卵量減少，與煙草甲Lasiodermaserricorne(Barbaraetal., 2019)、斜紋夜蛾(Wuetal., 2018)、朱紅毛斑蛾(Zhengetal., 2020)等昆蟲(chóng)種類(lèi)結(jié)果相一致?？赡苁且?yàn)檠舆t交配導(dǎo)致未交配雌蟲(chóng)卵母細(xì)胞的發(fā)育受阻或減弱，雌蟲(chóng)為了維持壽命吸收部分來(lái)自卵的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，致使產(chǎn)卵量下降(Torresetal., 2002)。許多研究表明，雄蟲(chóng)交配日齡的延遲會(huì)對(duì)產(chǎn)卵量造成負(fù)面影響(Keietal., 2014; Yangetal., 2017)，而在橘小實(shí)蠅中，隨雄蟲(chóng)交配日齡的增加，其產(chǎn)卵量會(huì)顯著增加，認(rèn)為可能是因?yàn)榻慌淙正g的延遲，導(dǎo)致雄蟲(chóng)對(duì)其期望達(dá)到的交配次數(shù)下降(Elzingaetal., 2011)，因此，為了獲得更大的繁殖利益，在交配時(shí)進(jìn)行了更多的射精投入所致(Bretmanetal., 2011; Esfandietal., 2019; Liuetal., 2020)。橘小實(shí)蠅卵的孵化率僅受雄蟲(chóng)交配日齡的影響，雌蟲(chóng)與年輕雄性交配后的卵孵化率更高，可能與年輕雄性高質(zhì)量的精子有關(guān)，同樣的現(xiàn)象也出現(xiàn)在斑禾草螟Chilopartellus(Dhillonetal., 2019)和茶尺蠖Ectropisobliqua(Yangetal., 2017)等昆蟲(chóng)中。

本研究發(fā)現(xiàn)，隨雌、雄成蟲(chóng)交配日齡的延遲，橘小實(shí)蠅雌蟲(chóng)壽命隨之增加，可能是由于延遲交配降低了雌蟲(chóng)與繁殖相關(guān)的能量消耗或者吸收了部分來(lái)自卵的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所致(Subramanyam, 2003)。在不同昆蟲(chóng)種類(lèi)中，延遲交配對(duì)雌蟲(chóng)壽命的影響不同；在一些昆蟲(chóng)種類(lèi)中，延遲交配會(huì)延長(zhǎng)雌蟲(chóng)壽命(李定旭等, 2009; 趙信等, 2012; 陸鵬飛等, 2013)，而在另一類(lèi)昆蟲(chóng)中，延遲交配會(huì)縮短雌蟲(chóng)壽命(Wangetal., 2010; 張清泉等, 2012)或不影響雌蟲(chóng)壽命(Zhengetal., 2020)。

總之，本研究發(fā)現(xiàn)延遲交配可在不同程度上降低橘小實(shí)蠅的交配率、產(chǎn)卵量和孵化率。這一結(jié)果對(duì)于橘小實(shí)蠅的防治工作具有一定的指導(dǎo)意義，但在田間延遲交配是否能導(dǎo)致其種群明顯下降仍需要進(jìn)一步研究。